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镁是人体内含量第四多的金属元素,其中一半都存在于骨组织中,在天然骨中,镁离子可以进入羟基磷灰石(HA)晶格中直接影响骨密度和骨力学性能。近年来,研究人员对于镁离子的生物学作用进行了深入研究发现,一定浓度的镁离子可以促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的增殖和成骨分化。但是,过高浓度的镁离子也会带来明显的细胞毒性。因此,将镁整合入骨组织工程支架材料中,并且调控镁离子的释放行为,在促进骨再生的同时保证其生物安全性,对于镁在骨组织工程中的应用,具有指导意义。但是单一生物活性物质的引入往往起不到理想的修复效果。在我国,使用中药治疗骨缺损已经具有数千年的历史,但是中药成分复杂、基础研究落后,尤其是中药有效成分的可控释放限制了其在骨组织工程中的应用。淫羊藿是传统的植物来源补益中药,其有效单体成分淫羊藿苷己被应用于治疗骨质疏松等病症且有研究证明其可促进BMSCs的成骨分化。传统的骨组织工程支架材料,在临床使用中,开放性手术往往无法避免,而随着微创手术治疗的发展,生物可降解微球既可提供适合细胞生长的表面,又具有良好的可注射性。同时,生物可降解微球是生物活性成分(如:生长因子,药物等)的理想控释载体。聚乳酸及其共聚物作为一种传统的生物可降解脂肪族聚酯,以其生物相容性良好和生物可降解性可调广泛应用于生物医学领域,也是制备可注射微球的良好材料选择。本研究通过乳液溶剂挥发法,制备了以聚(乳酸-羟基乙酸)(PLGA)为基体的具有不同镁离子释放行为和淫羊藿苷/镁离子共释放的可注射微球型骨修复材料,具体研究如下:1、以PLGA、氧化镁(MgO)和碳酸镁(MgCO3)为原料,采用S\O\W的乳液法制备了一系列具有不同Mg2+释放行为的PLGA\MgO\MgCO3(PMg)复合微球。PMg微球可以通过调节MgO/MgCO3比值(1:0;3:1;1:1;1:3;0:1)来控制Mg2+的释放。其中,MgO含量越高,初期爆发释放Mg2+浓度越高且释放速度越快;MgCO3含量越高,所释放的Mg2+浓度越低,释放速度越慢。当MgO/MgCO3=1:1时,可以得到初期无明显爆发释放,中后期呈近似线性释放的PMg-Ⅲ微球,Mg2+的释放可以缓冲PLGA降解的酸性产物,促进生物矿化,并对金黄葡萄球菌具有一定抑制作用。使用大鼠BMSCs作为模型细胞,通过微球对BMSCs的贴附、增殖、迁移和成骨分化的促进作用证明其生物安全性和成骨能力。使用PMg-Ⅲ微球修复8 mm大鼠颅骨临界缺损发现,相比于空白和对照组(PLGA微球),PMg-Ⅲ可以显著降低体内炎症反应,在缺损处有更多的新生骨组织和新生血管出现,新生骨体积和骨密度也明显高于对照组。2、将1:1的MgO和MgCO3在淫羊藿苷(Icariin,ICA)溶液中分散,冻干后得到MgO/MgCO3-ICA(MI)微粒,再使用S\O\W的乳液法制备PLGA-MgO/MgCO3-ICA(PMI)复合微球。该复合微球具有不同ICA释放行为,并通过ICA和Mg2+释放的协同调控,促进了 BMSCs的贴附、增殖、迁移和成骨分化,大鼠临界颅骨缺损模型也验证了其体内生物安全性和促成骨能力,修复16周后,新生骨体积(BV/TV)值可达41.3±4.6%,骨再生修复效果更优于PMg-Ⅲ微球,证实ICA和Mg2+的协同促成骨能力优于单纯的Mg2+。本研究首次制备出具有可控Mg2+释放曲线的PMg微球,验证了 Mg2+的体内及体外促成骨生物活性尤其是成骨能力的Mg2+浓度依赖性,为含镁骨组织工程支架材料的临床应用提供了理论依据;同时利用无机粒子对于药物的吸附负载能力,首次将传统治疗骨质疏松的中药与促成骨生物活性离子相结合,证实了它们对促进骨再生的协同作用,为骨组织工程细胞微载体的设计提供了新的思路。